專利名稱：燃料電池的濕度控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明有關(guān)于一種燃料電池的濕度控制方法及其裝置，其特別是一 種具有濕度控制機制的燃料電池。
背景技術(shù)：
目前所使用的燃料電池主要是利用富氫燃料流體(如甲醇)與氧燃 料流體進行電化學反應而輸出電力的電力產(chǎn)生裝置，為了讓這類燃料電 池的操作效率提升，即為了提升燃料轉(zhuǎn)換為電力的效率提升，必須針對 燃料電池的操作條件進行適當?shù)目刂啤?br>
然而在燃料電池的操作條件中，供給氣態(tài)燃料的反應端的濕度必須 合理地控制，否則可能會因為膜電極組過度濕潤或過度干燥的狀態(tài)而阻 礙化學反應的發(fā)生。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人有鑒于習知燃料電池的缺失，乃亟思發(fā)明一 種符合現(xiàn)在追求的產(chǎn)品誕生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池的濕度控制方法及其裝置，主 要利用裝設的濕度感測模塊來量測濕度的改變，并進行燃料電池的濕度 控制。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種燃料電池的濕度控制方法及其裝置。 其裝置包括 一燃料電池模塊，其是燃料電池構(gòu)成的電力產(chǎn)生裝置；一
5濕度感測模塊，其是一濕度感測裝置，并將所感測的濕度的物理狀態(tài)轉(zhuǎn) 換為電氣訊號輸出； 一訊號處理模塊，其是一處理電氣訊號的電氣回路，
且包括可用以接收以及處理該濕度感測模塊輸出的電氣訊號；以及一氣 流驅(qū)動裝置，其是一驅(qū)動氣體流動的裝置；其中，該訊號處理模塊依據(jù) 一濕度控制程序進行該氣流驅(qū)動裝置的運作控制，使得該氣流驅(qū)動裝置 帶動該燃料電池模塊周邊的空氣進入前述的膜電極組與燃料接觸的區(qū) 域，而改變此區(qū)域的濕度狀態(tài)，直到該濕度狀態(tài)處于所預設的濕度值。 再者，其步驟包括該濕度感測模塊的濕度感測，是該燃料電池模
塊處于運作狀態(tài)時，該濕度感測模塊會進行感測該燃料電池模塊的膜電 極組反應區(qū)附近的濕度狀態(tài)，且該濕度感測模塊將該燃料電池模塊的膜 電極組反應區(qū)附近的濕度狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣訊號，并傳輸至該訊號處理模
塊；該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷，是該訊號處理模塊判斷該濕度狀 態(tài)，并比較該濕度狀態(tài)與所預設的濕度值；該訊號處理模塊的濕度狀態(tài) 控制，是依據(jù)前述該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷結(jié)果，該濕度控制程 序進行調(diào)節(jié)該氣流驅(qū)動裝置的空氣導入速率。
為使熟悉該項技藝人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲藉由下 述具體實施例，并配合所附的圖式，詳加說明如后。
圖1為本發(fā)明燃料電池的濕度控制裝置具體實施例的組件關(guān)聯(lián)以及
圖2為本發(fā)明燃料電池的濕度控制的步驟流程圖。 主要組件符號說明燃料電池模塊1 …濕度感測模塊2 訊號處理模塊3 氣流驅(qū)動裝置4 溫度傳感器5 步驟101~10具體實施例方式
請參閱圖1所示，為本發(fā)明燃料電池的濕度控制裝置的一具體實施 例的組件關(guān)聯(lián)圖，其是在一燃料電池中，包括有一燃料電池模塊l、 一濕
度感測模塊2、 一訊號處理模塊3以及一氣流驅(qū)動裝置4，使得可透過該 濕度感測模塊2回饋該燃料電池模塊1的濕度狀態(tài)，再透過該訊號處理 模塊3判斷該濕度感測模塊2所回饋的濕度狀態(tài)，由該訊號處理模塊3 控制該氣流驅(qū)動裝置4驅(qū)動該燃料電池模塊1周邊的流體，而穩(wěn)定該燃 料電池模塊1的濕度狀態(tài)，而達到該燃料電池模塊1的濕度控制。
前述本發(fā)明燃料電池的濕度控制裝置中，該燃料電池模塊1利用具 有觸媒的高分子膜電極組與含氫的燃料以及含氧燃料接觸，并在前述的 膜電極組產(chǎn)生電化學作用而直接產(chǎn)生電力輸出；該濕度感測模塊2是一 濕度感測裝置，并用以將所感測的濕度的物理狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣訊號；該 訊號處理模塊3是一處理電氣訊號的電氣回路，且包括可用以接收以及 處理該濕度感測模塊2輸出的電氣訊號，同時依據(jù)一濕度控制程序進行 該氣流驅(qū)動裝置4的運作控制，使得該氣流驅(qū)動裝置4帶動該燃料電池 模塊1周邊的空氣進入前述的膜電極組與燃料接觸的區(qū)域，而改變此區(qū) 域的濕度狀態(tài)，直到該濕度狀態(tài)處于所預設的濕度值附近；以及該氣流驅(qū)動裝置4是一驅(qū)動氣體流動的裝置，如風扇、空氣幫浦等。
以直接甲醇燃料電池為更具體的實施例來說，該燃料電池模塊1的 膜電極組的陰極是使用氣態(tài)的氧燃料，且通常此氣態(tài)氧燃料直接使用空
氣中的氧氣。因此，當該訊號處理模塊3接收該濕度感測模塊2輸出的 電氣訊號，且依據(jù)前述的濕度控制程序進行該氣流驅(qū)動裝置4的運作控 制時，該氣流驅(qū)動裝置4會帶動該燃料電池模塊1陰極周邊的空氣進入 前述的膜電極組與燃料接觸的區(qū)域，而改變此區(qū)域的濕度狀態(tài)并同時提 供氧燃料，直到該濕度狀態(tài)達到所預設的濕度值。
請再參閱圖2所示，為本發(fā)明燃料電池的濕度控制的步驟流程圖，
其包括步驟101:該燃料電池模塊1處于運作狀態(tài)時，該濕度感測模塊 2會進行感測該燃料電池模塊1的膜電極組反應區(qū)附近的濕度狀態(tài)；步驟 102:該濕度感測模塊2將該燃料電池模塊1的膜電極組反應區(qū)附近的濕 度狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣訊號，并傳輸至該訊號處理模塊3;步驟103:該訊號
處理模塊3判斷該濕度狀態(tài)，并比較該濕度狀態(tài)與所預設的濕度值，且 高于預設濕度值的狀態(tài)進入步驟104，低于預設濕度值的狀態(tài)進入步驟 105，等于預設濕度值的狀態(tài)進入步驟106;步驟104:該訊號處理模塊3 依據(jù)該濕度控制程序增加該氣流驅(qū)動裝置4的空氣導入速率；步驟105: 該訊號處理模塊3依據(jù)該濕度控制程序降低該氣流驅(qū)動裝置4的空氣導 入速率；以及步驟106:該訊號處理模塊3依據(jù)該濕度控制程序維持該氣 流驅(qū)動裝置4的空氣導入速率。
前述的各步驟中，該濕度感測模塊2的濕度狀態(tài)偵測、該訊號處理 模塊3的濕度狀態(tài)比較以及該訊號處理模塊3控制該氣流驅(qū)動裝置4以 調(diào)節(jié)空氣導入速率等步驟可以同步進行，因此，當該訊號處理模塊3依 據(jù)該濕度控制程序增加、降低或維持該氣流驅(qū)動裝置4的空氣導入速率
8時，該訊號處理模塊3仍可隨時依據(jù)該濕度感測模塊2所回饋的濕度狀 態(tài)，而對應地控制該氣流驅(qū)動裝置4的空氣導入速率。
前述的實施例中，更具體來說，當該氣流驅(qū)動裝置4利用風扇調(diào)節(jié) 空氣導入速率時，該訊號處理模塊3控制該風扇的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)該氣 流驅(qū)動裝置4的空氣導入速率，以及調(diào)節(jié)該燃料電池模塊1的濕度。另 外，該氣流驅(qū)動裝置4也可以利用空氣幫浦調(diào)節(jié)空氣導入速率。
請再參閱圖l所示，其進一步包括一溫度傳感器5，該溫度傳感器5 是一感測該燃料電池模塊1溫度的電氣裝置，且可以是一般的熱敏式電 阻、熱電偶(thermal couple)等溫度感測組件，以及該溫度傳感器5電 氣連接該訊號處理模塊3，用以將該溫度傳感器5所偵測獲得的溫度狀態(tài) 轉(zhuǎn)換為電氣訊號，并傳輸至該訊號處理模塊3，使得該訊號處理模塊3可 以依據(jù)該溫度傳感器5所偵測的溫度狀態(tài)進行濕度狀態(tài)的校正。
因此，前述本發(fā)明燃料電池的濕度控制的步驟中，該訊號處理模塊3 在判斷該濕度狀態(tài)的步驟時，會同時依據(jù)該濕度感測模塊2以及該溫度 傳感器5所回饋的訊號，以獲得對應該溫度狀態(tài)下的濕度狀態(tài)校正值， 并使得該訊號處理模塊3的濕度控制可以更精確。
以上已將本發(fā)明作一詳細說明，但以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳 實施例而已，當不能限定本發(fā)明實施的范圍。即凡依本發(fā)明申請范圍所 作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種燃料電池的濕度控制方法，其特征在于，步驟包括提供一燃料電池模塊、一濕度感測模塊、一訊號處理模塊以及一氣流驅(qū)動裝置，該濕度感測模塊與該氣流驅(qū)動裝置電氣連接該訊號處理模塊；該濕度感測模塊的濕度感測，是該燃料電池模塊處于運作狀態(tài)時，該濕度感測模塊會進行感測該燃料電池模塊的膜電極組反應區(qū)附近的濕度狀態(tài)，且該濕度感測模塊將該燃料電池模塊的膜電極組反應區(qū)附近的濕度狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣訊號，并傳輸至該訊號處理模塊；該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷，是該訊號處理模塊判斷該濕度狀態(tài)，并比較該濕度狀態(tài)與所預設的濕度值；該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)控制，是依據(jù)前述該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷結(jié)果，該濕度控制程序進行調(diào)節(jié)該氣流驅(qū)動裝置的空氣導入速率。
2、 如權(quán)利要求1所述的燃料電池的濕度控制方法，其特征在于該 訊號處理模塊的濕度狀態(tài)控制包括高于預設濕度值的狀態(tài)，增加該氣流 驅(qū)動裝置的空氣導入速率；低于預設濕度值的狀態(tài)，降低該氣流驅(qū)動裝 置的空氣導入速率；以及等于預設濕度值的狀態(tài)，持該氣流驅(qū)動裝置的 空氣導入速率。
3、 如權(quán)利要求1所述的燃料電池的濕度控制方法，其特征在于該 濕度感測模塊的濕度感測、該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷以及該訊號 處理模塊的濕度狀態(tài)控制同步進行。
4、 如權(quán)利要求3所述的燃料電池的濕度控制方法，其特征在于該 訊號處理模塊的濕度狀態(tài)控制步驟中，該訊號處理模塊可實時依據(jù)該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷結(jié)果，而對應地控制該氣流驅(qū)動裝置的空氣 導入速率。
5、 如權(quán)利要求1所述的燃料電池的濕度控制方法，其特征在于該 氣流驅(qū)動裝置包括一風扇，以及該訊號處理模塊控制該風扇的轉(zhuǎn)速，進 而調(diào)節(jié)該氣流驅(qū)動裝置的空氣導入速率，以及調(diào)節(jié)該燃料電池模塊的濕 度。
6、 如權(quán)利要求l所述的燃料電池的濕度控制方法，其特征在于該 氣流驅(qū)動裝置包括一空氣幫浦，以及該訊號處理模塊控制該空氣幫浦的 汲取速率，進而調(diào)節(jié)該氣流驅(qū)動裝置的空氣導入速率。
7、 如權(quán)利要求1所述的燃料電池的濕度控制方法，其特征在于進 一步提供一溫度傳感器，該溫度傳感器是將偵測獲得的溫度狀態(tài)轉(zhuǎn)換為 電氣訊號的電氣裝置，且電氣連接該訊號處理模塊；以及該訊號處理模 塊依據(jù)該溫度傳感器所提供對應溫度狀態(tài)的電氣訊號進行濕度狀態(tài)的校 正。
8、 如權(quán)利要求7所述的燃料電池的濕度控制方法，其特征在于該 訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷步驟中，依據(jù)該濕度感測模塊以及該溫度 傳感器所回饋的訊號，以獲得對應該溫度狀態(tài)下的濕度狀態(tài)。
9、 一種燃料電池的濕度控制裝置，其特征在于，包括 一燃料電池模塊，其是燃料電池構(gòu)成的電力產(chǎn)生裝置； 一濕度感測模塊，其是一濕度感測裝置，并將所感測的濕度的物理狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣訊號輸出；一訊號處理模塊，其是一處理電氣訊號的電氣回路，且包括可用以 接收以及處理該濕度感測模塊輸出的電氣訊號；以及一氣流驅(qū)動裝置，其是一驅(qū)動氣體流動的裝置；其中，該訊號處理模塊依據(jù)一濕度控制程序進行該氣流驅(qū)動裝置的 運作控制，使得該氣流驅(qū)動裝置帶動該燃料電池模塊周邊的空氣進入前 述的膜電極組與燃料接觸的區(qū)域，而改變此區(qū)域的濕度狀態(tài)，直到該濕 度狀態(tài)處于所預設的濕度值。
10、 如權(quán)利要求9所述的燃料電池的濕度控制裝置，其特征在于 該氣流驅(qū)動裝置包括一風扇。
11、 如權(quán)利要求9所述的燃料電池的濕度控制裝置，其特征在于 該氣流驅(qū)動裝置包括一空氣幫浦。
12、 如權(quán)利要求9所述的燃料電池的濕度控制裝置，其特征在于 進一步包括一溫度傳感器，該溫度傳感器是一感測該燃料電池模塊溫度 的電氣裝置，且該溫度傳感器電氣連接該訊號處理模塊，用以將該溫度 傳感器所偵測獲得的溫度狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣訊號，并傳輸至該訊號處理模 塊。
13、 如權(quán)利要求12所述的燃料電池的濕度控制裝置，其特征在于 該溫度傳感器為一熱敏式電阻。
14、 如權(quán)利要求12所述的燃料電池的濕度控制裝置，其特征在于 該溫度傳感器為一熱電偶。
全文摘要
一種燃料電池的濕度控制方法，其步驟包括提供一燃料電池模塊、一濕度感測模塊、一訊號處理模塊以及一氣流驅(qū)動裝置，該濕度感測模塊與該氣流驅(qū)動裝置電氣連接該訊號處理模塊；該濕度感測模塊的濕度感測，是該燃料電池模塊處于運作狀態(tài)時，該濕度感測模塊會進行感測該燃料電池模塊的膜電極組反應區(qū)附近的濕度狀態(tài)，且該濕度感測模塊將該燃料電池模塊的膜電極組反應區(qū)附近的濕度狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣訊號，并傳輸至該訊號處理模塊；該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷，是該訊號處理模塊判斷該濕度狀態(tài)，并比較該濕度狀態(tài)與所預設的濕度值；該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)控制，是依據(jù)前述該訊號處理模塊的濕度狀態(tài)判斷結(jié)果，該濕度控制程序進行調(diào)節(jié)該氣流驅(qū)動裝置的空氣導入速率。
文檔編號H01M8/04GK101447575SQ20071019547
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者簡永烈, 董敏耀 申請人:思柏科技股份有限公司